L’alignement dynamique de la suspension
Vous avez probablement déjà vu un véhicule qui, peu importe à quel point il respecte les spécifications, ne suit toujours pas correctement le chemin ou dont les pneus s’usent de façon inégale. Ce ne sont peut-être pas vos compétences, mais l’état de la suspension.
L’un des concepts les plus difficiles à comprendre pour un technicien est la façon dont les angles d’alignement changent lorsqu’un véhicule accélère, freine et effectue des virages. La mesure observée lorsque les capteurs et les cibles sont sur le véhicule dans la baie d’alignement n’est qu’un petit instantané de la géométrie de la suspension.
Les bases
Le poids, le centre de gravité, la hauteur et les dimensions d’un véhicule influent sur la quantité de transfert de poids. Le poids transféré est égal au poids du véhicule multiplié par la hauteur du centre de gravité, multiplié par le coefficient de force latérale ou avant-arrière (exprimé en force g), le tout divisé par la dimension de la voie de roulement ou de l’empattement exprimée en pouces.
Le transfert de poids peut être réduit en abaissant la hauteur du centre de gravité, en réduisant le poids total de la voiture ou en augmentant la largeur de la voie ou de l’empattement de la voiture. L’éloignement des roues les unes des autres permet d’élargir la base qui soutient le centre de gravité.
Un transfert de poids se produit à chaque manœuvre et pour chaque conducteur, de l’adolescent intrépide à la personne âgée prudente. La plupart des VUS multisegments connaissent et traitent le transfert de poids un peu différemment de leurs homologues des plates-formes de voiture.
Lorsqu’un conducteur freine et tourne le volant, diverses choses se produisent. Lorsque les freins sont serrés, le poids est transféré aux roues avant, le nez du véhicule plonge et l’arrière peut se soulever. Lorsque le conducteur tourne la roue, le poids est transféré à la roue avant extérieure et la carrosserie s’incline de ce côté. Lorsque le conducteur ramène le volant au centre et accélère hors du virage, le poids est transféré à l’arrière et le véhicule se cabre.
Le changement d’attitude de la carrosserie et de la suspension par rapport à la route lors du transfert de poids a un effet direct sur les angles des roues. Ces changements d’angle peuvent augmenter la traction en modifiant l’empreinte du pneu ou provoquer un dérapage du véhicule hors de contrôle.
Angles dynamiques
Les angles d’alignement ne sont pas statiques. C’est un concept essentiel que le technicien de dessous de caisse doit comprendre. Lorsqu’un véhicule est placé sur la baie d’alignement et que les angles sont mesurés, seul un petit instantané est pris. Parfois, c’est une image incomplète que le technicien doit compléter avec une inspection minutieuse et d’autres mesures.
La géométrie et les points de prise d’une suspension changent en fonction de la route selon le changement des mouvements de tangage et de lacet du véhicule. En outre, les angles comme la chasse, le carrossage et le pincement s’influencent mutuellement lorsque le conducteur tourne le volant. Un autre facteur est la flexibilité, ou la conformité, dans le système de suspension et de direction. Si une bague est molle, elle se comprimera et changera inévitablement le point de prise de suspension. Si une bague de crémaillère est usée, la crémaillère pourrait se déplacer et induire une variation du parallélisme et potentiellement donner au conducteur une impression d’incertitude. Les roulements de roue et les moyeux qui ont trop de jeu peuvent provoquer des changements de pincement et de carrossage. Si plus d’un composant a trop de jeu, les tolérances peuvent se cumuler et mener à une conduite hasardeuse.
Certains de ces termes et concepts, comme le transfert de poids et la surface de contact, peuvent n’être associés qu’aux voitures de course. Mais étant donné les suspensions sophistiquées des véhicules d’aujourd’hui, ces termes font partie de notre vocabulaire courant et ne se limitent plus aux circuits.
Pour comprendre le côté dynamique des suspensions et de la direction, il est essentiel de comprendre d’abord le transfert de poids et comment il interagit avec les pneus. Ces concepts peuvent ensuite être appliqués aux angles lorsque le véhicule est en mouvement.
Suspension et transfert de poids
Les suspensions sont conçues pour faire plus que simplement assurer le confort des passagers. Les forces de transfert de poids doivent être absorbées ou reprises par le système de suspension, sinon elles pourraient se propager rapidement dans la surface de contact des pneus et entraîner une perte soudaine d’adhérence.
Le poids transféré est absorbé et amorti par les ressorts, les amortisseurs et les barres antiroulis. Ces composants sont réglés pour donner la meilleure surface possible de contact des pneus, tout en procurant aux occupants une conduite confortable.
Géométrie
Alors que la suspension absorbe les forces du transfert de poids et les transfère comme une charge verticale contrôlée au pneu, les bras de suspension, les embouts et les composants connexes maximisent la géométrie pour donner la meilleure surface de contact possible à mesure que la garde au sol et le comportement de la carrosserie changent.
Lorsqu’un véhicule est conçu, avant même que les premiers prototypes de production ne soient construits, la suspension, les systèmes de direction et le châssis sont testés sur ordinateur. L’essai mesurera « virtuellement » les angles de suspension dans toute la plage de mouvements. Ces tests prendront également en compte la dynamique comme le transfert de poids et le roulis de la carrosserie.
À partir de ces renseignements, les ingénieurs régleront les paramètres de parallélisme. Ces modèles informatiques déterminent les spécifications et les tolérances que vous voyez sur une console d’alignement. Il s’agit d’un instantané des paramètres statiques pour ce moment où aucune force extérieure n’agit sur le véhicule.
Carrossage
Les changements dynamiques de carrossage peuvent être difficiles à visualiser pour certains techniciens. À grande vitesse, dans un coin, la carrosserie de la voiture roule (se penche) vers l’extérieur du coin. Cette inclinaison et ce changement de garde au sol sont utilisés par la suspension pour changer le carrossage afin de maximiser la surface de contact à ce moment.
Les roues ne se déplacent pas directement de haut en bas sans changement de carrossage. Les bras oscillants et les bras de suspension se déplacent dans différents rayons et arcs qui affectent le carrossage. Pour mieux visualiser ce fait, étendez votre bras et déplacez-le de haut en bas. Notez qu’il ne se déplace pas en ligne droite. Au lieu de cela, il se déplace en cercle ou en arc. Maintenant, bougez votre bras au niveau du coude. Notez qu’il se déplace dans un arc plus serré avec un rayon plus court. Il en va de même pour les bras de suspension, les biellettes de direction et les autres éléments de la suspension. Les ingénieurs utilisent cet effet pour induire un carrossage dynamique.
Le changement de carrossage dynamique est efficace si le véhicule est en bon état de fonctionnement. Si la garde au sol est incorrecte, si les angles d’alignement statiques ne répondent pas aux spécifications ou si les composants de la suspension ont trop de jeu, toute la géométrie peut rendre la voiture incontrôlable. C’est pourquoi des amortisseurs, des jambes de force et des ressorts usés pourraient entraîner des distances de freinage plus longues et une moins bonne maniabilité. En outre, si un véhicule présente trop de carrossage, la capacité de freinage pourrait être diminuée du fait de la modification de la surface de contact.
Lorsque le véhicule passe au-dessus d’une bosse, l’axe monte et descend selon un rayon déterminé par les bras oscillants. Si la biellette de direction tourne dans un rayon différent de l’axe pendant ce déplacement de suspension, elle poussera ou tirera sur le bras de direction de l’axe, changeant la direction de la roue avant motrice.
Chasse
Les angles de chasse sont dynamiques lorsque le transfert de poids avant et arrière se produit. Certains constructeurs automobiles utilisent la géométrie « anti-plongée » pour annuler ces forces, entre autres. La chasse est l’angle d’inclinaison vers l’avant ou vers l’arrière de l’axe du pivot de direction vertical. L’angle du châssis du véhicule a un effet sur la chasse. L’angle du châssis du véhicule change sous le transfert de poids et la charge. Lorsqu’un conducteur freine, la suspension avant se comprime et l’angle du châssis devient positif. Cela entraîne une valeur de chasse arrière plus négative ou positive.
Trop de chasse dans les deux sens peut avoir des effets indésirables sur la direction et la tenue de route. Dans une manœuvre d’urgence, lorsque le poids est transféré aux roues avant, le conducteur peut perdre le contrôle. Le changement d’angle du châssis du véhicule pourrait également être exagéré, ainsi que la chasse négative, si les ressorts et les amortisseurs étaient usés.
Si un véhicule est surchargé à l’arrière et que l’angle de châssis négatif entraîne un excès de chasse positive, le conducteur remarquera une diminution de l’effort de direction. En outre, le conducteur peut remarquer que la rétroaction dans le volant par rapport aux bosses et aux nids de poule est plus perceptible.
Combiner le carrossage et la chasse de façon dynamique
Le carrossage est influencé par la chasse lorsque l’on tourne le volant. Cette relation est appelée roulis de carrossage. La chasse dans un axe fera bouger le moyeu et la roue de haut en bas lorsque l’on tourne le volant. C’est pourquoi il est important de garder le volant droit lors du réglage du carrossage.
Si l’axe se déplace vers le bas en raison de la chasse, le carrossage se déplace dans une direction positive. Si la roue se déplace vers le haut en raison de la chasse, le carrossage se déplace dans une direction négative. Cet effet peut aider à améliorer la tenue de route, tout en permettant une spécification de carrossage très neutre.
Comprendre ce qui arrive aux angles d’alignement et à la dynamique du châssis lorsqu’une voiture freine et tourne est essentiel pour compléter l’image globale du parallélisme et du système de direction. Cette compréhension de ce qui se passe lorsque le véhicule quitte la baie d’alignement peut vous aider à diagnostiquer les problèmes plus rapidement et à faire plus de ventes liées au parallélisme.
